北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)簡(jiǎn)介

/北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)BeiDouNavigationSatelliteSystem-"BDS"黎丁豪北斗工程發(fā)展與現(xiàn)狀介紹（1）發(fā)展歷史2007年4月14日4時(shí)11分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)甲”運(yùn)載火箭，成功將一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星送←（北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)示意圖）入太空。約14分鐘后，星箭分離。西安衛(wèi)星測(cè)控中心傳來(lái)的數(shù)據(jù)表明，衛(wèi)星準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道。2009年4月15日零時(shí)16分，中國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)丙”運(yùn)載火箭，成功將第2顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。2010年1月17日0時(shí)12分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)丙”運(yùn)載火箭，成功將第三顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，這標(biāo)志著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程建設(shè)又邁出重要一步，衛(wèi)星組網(wǎng)正按計(jì)劃穩(wěn)步推進(jìn)。據(jù)中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航工程中心負(fù)責(zé)人介紹，我國(guó)正在實(shí)施北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（COMPASS，中文音譯名稱BeiDou）建設(shè)工作，規(guī)劃相繼發(fā)射5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星。建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。此前，已成功發(fā)射了兩顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，這一顆衛(wèi)星為靜止軌道衛(wèi)星（GEO衛(wèi)星）。按照建設(shè)規(guī)劃，2012年左右，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將首先提供覆蓋亞太地區(qū)的導(dǎo)航、授時(shí)和短報(bào)文通信服務(wù)能力。2020年左右，建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2010年6月2日晚23時(shí)53分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)丙”運(yùn)載火箭，將第四顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星成功送入太空預(yù)定軌道。2010年8月1日5時(shí)30分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)甲長(zhǎng)征三號(hào)甲”運(yùn)載火箭，成功發(fā)射第五顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。這是一顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星（IGSO衛(wèi)星），也是中國(guó)連續(xù)發(fā)射的第3顆北斗導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)衛(wèi)星。此次發(fā)射的衛(wèi)星與其運(yùn)載火箭分別由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司所屬中國(guó)空間技術(shù)研究院和中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研制。本次衛(wèi)星發(fā)射也是中國(guó)“長(zhǎng)征”系列運(yùn)載火箭第126次航天飛行。北京時(shí)間2010年11月1日0時(shí)26分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)丙運(yùn)載火箭成功將第六顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星送入太空，這是我國(guó)連續(xù)發(fā)射的第4顆北斗導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)衛(wèi)星。在這次發(fā)射中，中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室首次在運(yùn)載火箭上使用了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)標(biāo)志。藍(lán)色圓形標(biāo)志包含有北斗七星、司南、網(wǎng)格化地球等元素以與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的中英文名稱，表明北斗系統(tǒng)星地一體，為全球提供高精度、高可靠的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)的行業(yè)特點(diǎn)，展示其開放兼容、走向世界、服務(wù)全球的建設(shè)宗旨。這是長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的第133次飛行。北京時(shí)間2010年12月18日4時(shí)20分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用“長(zhǎng)征三號(hào)甲”運(yùn)載火箭，成功將第7顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星送入太空預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道。至此，2010年我國(guó)共進(jìn)行了15次成功發(fā)射，創(chuàng)歷史新高，而這樣的發(fā)射密度在國(guó)際上與美俄相當(dāng)。第七顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星是一顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，也是我國(guó)連續(xù)發(fā)射的第5顆北斗導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)衛(wèi)星。第七顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的成功發(fā)射，表明北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)建設(shè)正按計(jì)劃順利推進(jìn)，今后幾年將持續(xù)進(jìn)行組網(wǎng)發(fā)射。我國(guó)自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)入新的發(fā)展階段。這顆衛(wèi)星將與2010年發(fā)射的5顆導(dǎo)航衛(wèi)星共同組成“3+3”基本系統(tǒng)（即3顆GEO衛(wèi)星加上3顆IGSO衛(wèi)星），在軌驗(yàn)證和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)后，將具備向我國(guó)大部分地區(qū)提供初始服務(wù)的條件。這次發(fā)射的衛(wèi)星和火箭分別由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司所屬中國(guó)空間技術(shù)研究院和中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研制。這是長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的第137次飛行。2011年4月10日4時(shí)47分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)甲”運(yùn)載火箭，成功將第8顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星送入太空預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道。據(jù)了解，這是2011年北斗導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)衛(wèi)星的第一次發(fā)射，同時(shí)也是我國(guó)“十二五”期間的首次航天發(fā)射。2011年7月27日5時(shí)44分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)甲”運(yùn)載火箭，成功將第九顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星送入太空預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道，這是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)的第四顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星。這次北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的成功發(fā)射，標(biāo)志著我國(guó)北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)又邁出了堅(jiān)實(shí)一步。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)2011年12月2日清晨5時(shí)07分，中國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)甲”運(yùn)載火箭，將中國(guó)第十顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星成功送入太空預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道。這是中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)的第五顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，此次第十顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的成功發(fā)射，標(biāo)志著中國(guó)北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)又邁出重要一步。次衛(wèi)星發(fā)射是中國(guó)“長(zhǎng)征”系列運(yùn)載火箭第153次航天飛行。按照“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略，我國(guó)還將陸續(xù)發(fā)射多顆組網(wǎng)導(dǎo)航衛(wèi)星，不斷提升系統(tǒng)服務(wù)性能，擴(kuò)大覆蓋區(qū)域，完成北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)。2020年左右，將建成由30余顆衛(wèi)星組成的北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，提供覆蓋全球的高精度、高可靠的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。2012年2月25日凌晨0時(shí)12分，中國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)丙”運(yùn)載火箭，將第十一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星成功送入太空預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道。這是一顆地球靜止軌道衛(wèi)星，也是中國(guó)2012年發(fā)射的首顆北斗導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)衛(wèi)星。這是中國(guó)“長(zhǎng)征”系列運(yùn)載火箭第158次航天飛行。2012年4月30日，北京時(shí)間凌晨4時(shí)50分，中國(guó)在西昌衛(wèi)星用“長(zhǎng)征三號(hào)乙”運(yùn)載火箭將中國(guó)第十二、第十三顆北斗導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)衛(wèi)星順利送入太空預(yù)定地球同步轉(zhuǎn)移軌道。這是中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)首次采用“一箭雙星”方式發(fā)射導(dǎo)航衛(wèi)星，也是中國(guó)首次采用“一箭雙星”方式發(fā)射兩顆地球中高軌道衛(wèi)星。這是中國(guó)“長(zhǎng)征”系列運(yùn)載火箭第160次航天飛行。2012年9月19日3時(shí)10分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)乙”運(yùn)載火箭，采用一箭雙星方式，成功將第十四顆和第十五顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射升空并送入預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道。這是我國(guó)第二次采用一箭雙星方式發(fā)射北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，也是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)的第三次發(fā)射。此次北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的成功發(fā)射，標(biāo)志著我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)快速組網(wǎng)，并投入使用的將會(huì)更快地實(shí)現(xiàn)，衛(wèi)星定位技術(shù)日臻成熟。2012年10月25日23時(shí)33分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)丙”火箭，成功將第16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。這是我國(guó)二代北斗導(dǎo)航工程的最后一顆衛(wèi)星，這是長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的第170次發(fā)射。至此，我國(guó)北斗導(dǎo)航工程區(qū)域組網(wǎng)順利完成。2013年10月30日，泰國(guó)科技部地理空間技術(shù)局、武漢信息技術(shù)外包服務(wù)與研究中心聯(lián)合項(xiàng)目評(píng)估委員會(huì)項(xiàng)目可行性研究和商業(yè)模型新聞發(fā)布會(huì)在曼谷召開。此次招標(biāo)發(fā)布會(huì)由泰國(guó)科技部、武漢信息技術(shù)外包服務(wù)與研究中心共同舉辦。招標(biāo)完成后，災(zāi)害預(yù)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)將被列入泰國(guó)政府經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)規(guī)劃，預(yù)計(jì)在2014年年初投入實(shí)施，主要服務(wù)于泰國(guó)農(nóng)業(yè)的災(zāi)害預(yù)警，此外還輻射泰國(guó)交通、電力、環(huán)境等領(lǐng)域。此次合作是中國(guó)“北斗”第一次在國(guó)外落地使用，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)在東南亞國(guó)家的推廣和應(yīng)用邁出了一大步。[7]2013年12月27日，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式提供區(qū)域服務(wù)一周年新聞發(fā)布會(huì)在國(guó)務(wù)院新聞辦公室新聞發(fā)布廳召開，正式發(fā)布了《北斗系統(tǒng)公開服務(wù)性能規(guī)范（1.0版）》和《北斗系統(tǒng)空間信號(hào)接口控制文件（2.0版）》兩個(gè)系統(tǒng)文件。（2）北斗衛(wèi)星現(xiàn)狀中國(guó)從二十世紀(jì)八十年代初期開始利用國(guó)外導(dǎo)航衛(wèi)星，開展衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用技術(shù)開發(fā)工作，并在大地測(cè)量、船舶導(dǎo)航、飛機(jī)導(dǎo)航、地震監(jiān)測(cè)、地質(zhì)防災(zāi)監(jiān)測(cè)、森林防火滅火和城市交通管理等許多行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。中國(guó)在1992年加入了國(guó)際低軌道搜索和營(yíng)救衛(wèi)星組織（COSPAS-SARSAT），以后還建立了中國(guó)任務(wù)控制中心，大大提高了船舶、飛機(jī)和車輛遇險(xiǎn)報(bào)警服務(wù)能力。

當(dāng)前，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)已進(jìn)入關(guān)鍵時(shí)期，將于2012年建成覆蓋亞太地區(qū)的北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

我國(guó)正以“質(zhì)量、安全、應(yīng)用、效益”的總要求，堅(jiān)定不移地按照“三步走”戰(zhàn)略實(shí)施北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展計(jì)劃。第一步，2003年，建成由3顆衛(wèi)星組成的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)；第二步，2012年左右，將建成由10多顆衛(wèi)星組成的北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；第三步，2020年，將建成由30多顆衛(wèi)星組成的北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

2011年4月，第八顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星成功發(fā)射，除部分衛(wèi)星用于系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證和信號(hào)測(cè)試外，已構(gòu)成“3+3”（3顆GEO衛(wèi)星加上3顆IGSO衛(wèi)星）基本系統(tǒng)。經(jīng)在軌測(cè)試后，即將具備向我國(guó)大部分地區(qū)提供初始服務(wù)的條件，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)計(jì)劃與應(yīng)用推廣邁出重要一步，使我國(guó)成為繼美、俄之后，世界上第三個(gè)具備自主無(wú)源衛(wèi)星導(dǎo)航定位能力的國(guó)家。今明兩年，還將陸續(xù)發(fā)射多顆組網(wǎng)衛(wèi)星，建成北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，為我國(guó)與周邊地區(qū)提供統(tǒng)一的時(shí)空基準(zhǔn)服務(wù)。與此同時(shí)，北斗應(yīng)用也將逐步走進(jìn)各行各業(yè)和千家萬(wàn)戶。

為確保北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)，促進(jìn)北斗應(yīng)用質(zhì)量效益，政府將積極推動(dòng)各項(xiàng)政策舉措，推動(dòng)系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用又好又快發(fā)展。在系統(tǒng)服務(wù)方面，北斗系統(tǒng)將按計(jì)劃建成，為全球用戶提供免費(fèi)、高質(zhì)量、高可靠服務(wù)，并持續(xù)提升性能；在應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化方面，將逐步發(fā)布北斗公開服務(wù)接口控制文件（ICD），加大核心芯片等基礎(chǔ)產(chǎn)品技術(shù)攻關(guān)力度，加快推進(jìn)北斗行業(yè)和區(qū)域示范項(xiàng)目，積極推進(jìn)以北斗為核心的位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)；在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)方面，持續(xù)推動(dòng)系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用技術(shù)攻關(guān)，形成產(chǎn)、學(xué)、研、用體系，進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)科研究和學(xué)術(shù)交流；在國(guó)際合作方面，積極參與國(guó)際GNSS性能監(jiān)測(cè)研究，推動(dòng)北斗與其他GNSS兼容與互操作，逐步融入國(guó)際民航、海事等標(biāo)準(zhǔn)體系。二、北斗衛(wèi)星定位的基本原理北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)

是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的一種，他工作的基本原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置。要達(dá)到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時(shí)鐘所記錄的時(shí)間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過(guò)紀(jì)錄衛(wèi)星信號(hào)傳播到用戶所經(jīng)歷的時(shí)間，再將其乘以光速得到(由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶與衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，而是偽距（PR）：當(dāng)北斗衛(wèi)星行為系統(tǒng)的衛(wèi)星正常工作時(shí)，會(huì)不斷地用1和0二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)碼（簡(jiǎn)稱偽碼）發(fā)射導(dǎo)航電文。北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)使用的偽碼一共有兩種，分別是民用的C/A碼和軍用的P(Y)碼。C/A碼頻率1.023MHz,重復(fù)周期一毫秒，碼間距1微秒，相當(dāng)于300m；P碼頻率10.23MHz，重復(fù)周期266.4天，碼間距0.1微秒，相當(dāng)于30m。而Y碼是在P碼的基礎(chǔ)上形成的，保密性能更佳。導(dǎo)航電文包括衛(wèi)星星歷、工作狀況、時(shí)鐘改正、電離層時(shí)延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛(wèi)星信號(hào)中解調(diào)制出來(lái)，以50b/s調(diào)制在載頻上發(fā)射的。導(dǎo)航電文每個(gè)主幀中包含5個(gè)子幀每幀長(zhǎng)6s。前三幀各10個(gè)字碼；每三十秒重復(fù)一次，每小時(shí)更新一次。后兩幀共15000b。導(dǎo)航電文中的內(nèi)容主要有遙測(cè)碼、轉(zhuǎn)換碼、第1、2、3數(shù)據(jù)塊，其中最重要的則為星歷數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶接受到導(dǎo)航電文時(shí)，提取出衛(wèi)星時(shí)間并將其與自己的時(shí)鐘做對(duì)比便可得知衛(wèi)星與用戶的距離，再利用導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā)射電文時(shí)所處位置，用戶在WGS-84大地坐標(biāo)系中的位置速度等信息便可得知。可見(jiàn)北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)衛(wèi)星部分的作用就是不斷地發(fā)射導(dǎo)航電文。然而，由于用戶接受機(jī)使用的時(shí)鐘與衛(wèi)星星載時(shí)鐘不可能總是同步，所以除了用戶的三維坐標(biāo)x、y、z外，還要引進(jìn)一個(gè)Δt即衛(wèi)星與接收機(jī)之間的時(shí)間差作為未知數(shù)，然后用4個(gè)方程將這4個(gè)未知數(shù)解出來(lái)。所以如果想知道接收機(jī)所處的位置，至少要能接收到4個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)。工作原理1北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)可接收到可用于授時(shí)的準(zhǔn)確至納秒級(jí)的時(shí)間信息；用于預(yù)報(bào)未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)衛(wèi)星所處概略位置的預(yù)報(bào)星歷；用于計(jì)算定位時(shí)所需衛(wèi)星坐標(biāo)的廣播星歷，精度為幾米至幾十米（各個(gè)衛(wèi)星不同，隨時(shí)變化）；以與北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)信息，如衛(wèi)星狀況等。北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)對(duì)碼的量測(cè)就可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，由于含有接收機(jī)衛(wèi)星鐘的誤差與大氣傳播誤差，故稱為偽距。對(duì)0A碼測(cè)得的偽距稱為UA碼偽距，精度約為20米左右，對(duì)P碼測(cè)得的偽距稱為P碼偽距，精度約為2米左右。3北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)對(duì)收到的衛(wèi)星信號(hào)，進(jìn)行解碼或采用其它技術(shù)，將調(diào)制在載波上的信息去掉后，就可以恢復(fù)載波。嚴(yán)格而言，載波相位應(yīng)被稱為載波拍頻相位，它是收到的受多普勒頻移影響的衛(wèi)星信號(hào)載波相位與接收機(jī)本機(jī)振蕩產(chǎn)生信號(hào)相位之差。一般在接收機(jī)鐘確定的歷元時(shí)刻量測(cè)，保持對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤，就可記錄下相位的變化值，但開始觀測(cè)時(shí)的接收機(jī)和衛(wèi)星振蕩器的相位初值是不知道的，起始?xì)v元的相位整數(shù)也是不知道的，即整周模糊度，只能在數(shù)據(jù)處理中作為參數(shù)解算。相位觀測(cè)值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相對(duì)定位、并有一段連續(xù)觀測(cè)值時(shí)才能使用相位觀測(cè)值，而要達(dá)到優(yōu)于米級(jí)的定位精度也只能采用相位觀測(cè)值按定位方式，北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位分為單點(diǎn)定位和相對(duì)定位（差分定位）。單點(diǎn)定位就是根據(jù)一臺(tái)接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定接收機(jī)位置的方式，它只能采用偽距觀測(cè)量，可用于車船等的概略導(dǎo)航定位。相對(duì)定位（差分定位）是根據(jù)兩臺(tái)以上接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定觀測(cè)點(diǎn)之間的相對(duì)位置的方法，它既可采用偽距觀測(cè)量也可采用相位觀測(cè)量，大地測(cè)量或工程測(cè)量均應(yīng)采用相位觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位。5在北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)觀測(cè)量中包含了衛(wèi)星和接收機(jī)的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應(yīng)等誤差，在定位計(jì)算時(shí)還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響，在進(jìn)行相對(duì)定位時(shí)大部分公共誤差被抵消或削弱，因此定位精度將大大提高，雙頻接收機(jī)可以根據(jù)兩個(gè)頻率的觀測(cè)量抵消大氣中電離層誤差的主要部分，在精度要求高，接收機(jī)間距離較遠(yuǎn)時(shí)（大氣有明顯差別），應(yīng)選用雙頻接收機(jī)。理論工作模型北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會(huì)的方法，確定待測(cè)點(diǎn)的位置。如圖所示，假設(shè)t時(shí)刻在地面待測(cè)點(diǎn)上安置北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)，可以測(cè)定北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間△t，再加上接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個(gè)方程式：2.上述四個(gè)方程式中待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)x、y、z和Vto為未知參數(shù)，其中di=c△ti(i=1、2、3、4)。di(i=1、2、3、4)分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4到接收機(jī)之間的距離?！鱰i(i=1、2、3、4)分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的信號(hào)到達(dá)接收機(jī)所經(jīng)歷的時(shí)間。c為GPS信號(hào)的傳播速度（即光速）。四個(gè)方程式中各個(gè)參數(shù)意義如下：x、y、z為待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)的空間直角坐標(biāo)。xi、yi、zi(i=1、2、3、4)分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4在t時(shí)刻的空間直角坐標(biāo)，可由衛(wèi)星導(dǎo)航電文求得。Vti(i=1、2、3、4)分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的衛(wèi)星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星歷提供。Vto為接收機(jī)的鐘差。由以上四個(gè)方程即可解算出待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)x、y、z和接收機(jī)的鐘差Vto。三、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（如GPS）的區(qū)別衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是重要的空間基礎(chǔ)設(shè)施，為人類帶來(lái)了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)民生和國(guó)防產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)成為各國(guó)爭(zhēng)雄的焦點(diǎn)。中國(guó)發(fā)展北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)﹝BeiDou（COMPASS）NavigationSatelliteSystem﹞既滿足了本國(guó)經(jīng)濟(jì)、軍事領(lǐng)域的需求，也為國(guó)際用戶提供了更多的選擇，在一定程度上起到了預(yù)防美國(guó)全球定位系統(tǒng)GPS﹝GlobalPositioningSystem﹞壟斷衛(wèi)星導(dǎo)航市場(chǎng)的作用。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)概述北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是建成獨(dú)立自主、開放兼容、技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠的覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，促進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈形成，形成完善的國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)支撐、推廣和保障體系，推動(dòng)衛(wèi)星導(dǎo)航在國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)各行業(yè)的廣泛應(yīng)用。系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端三部分組成，空間端包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，地面端包括主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站等若干個(gè)地面站，用戶端由北斗用戶終端以與與美國(guó)GPS、俄羅斯GLONASS、歐洲GALILEO等其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端組成。GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)概述全球定位系統(tǒng)GPS是20世紀(jì)70年代由美國(guó)陸海空三軍聯(lián)合研制的空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，是美國(guó)獨(dú)霸全球戰(zhàn)略的重要組成。系統(tǒng)由空間部分、地面控制系統(tǒng)、用戶設(shè)備三部分組成，GPS的空間部分是由24顆工作衛(wèi)星組成，地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)站(MonitorStation)、主控制站(MasterMonitorStation)、地面天線(GroundAntenna)所組成,用戶設(shè)備部分即GPS信號(hào)接收機(jī)。系統(tǒng)的性能比較1覆蓋范圍北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是覆蓋中國(guó)本土的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)，覆蓋范圍東經(jīng)約70°-140°，北緯5°-55°。GPS是覆蓋全球的全天候?qū)Ш较到y(tǒng)，能夠確保地球上任何地點(diǎn)、任何時(shí)間能同時(shí)觀測(cè)到6-9顆衛(wèi)星(實(shí)際上最多能觀測(cè)到11顆)。2衛(wèi)星數(shù)量和軌道特性北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是在地球赤道平面上設(shè)置2顆地球同步衛(wèi)星，衛(wèi)星的赤道角距約60°。GPS是在6個(gè)軌道平面上設(shè)置24顆衛(wèi)星，軌道赤道傾角55°，軌道面赤道角距60°。GPS導(dǎo)航衛(wèi)星軌道為準(zhǔn)同步軌道，繞地球一周11小時(shí)58分。3定位原理北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是主動(dòng)式雙向測(cè)距二維導(dǎo)航，地面中心控制系統(tǒng)解算，提供用戶三維定位數(shù)據(jù)。GPS是被動(dòng)式偽碼單向測(cè)距三維導(dǎo)航，由用戶設(shè)備獨(dú)立解算自己三維定位數(shù)據(jù)。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的這種工作原理帶來(lái)兩個(gè)方面的問(wèn)題，一是用戶定位的同時(shí)失去了無(wú)線電隱蔽性，這在軍事上相當(dāng)不利，另一方面由于設(shè)備必須包含發(fā)射機(jī)，因此在體積、重